《病房呼叫系統(tǒng)》word版

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1、單片機(jī)結(jié)課設(shè)計(jì)病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名院 系信息技術(shù)學(xué)院專 業(yè)學(xué) 號(hào)2013年 12 月 摘要系統(tǒng)是基于51系列的單片機(jī)設(shè)計(jì)的病床呼叫系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心輔以矩陣鍵盤、LED點(diǎn)陣顯示電路和部分簡(jiǎn)單模擬和數(shù)字電路組成的能夠?qū)崿F(xiàn)病人和醫(yī)護(hù)人員之間信息的傳遞。在該設(shè)計(jì)中每個(gè)病房都有一個(gè)按鍵，當(dāng)患者有需要時(shí)，按下按鍵，此時(shí) 值班室的顯示屏可顯示此患者的床位號(hào)，多人使用時(shí)可實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示，醫(yī)護(hù)人員按下“響應(yīng)”鍵取消當(dāng)前呼叫。此系統(tǒng)能夠?yàn)獒t(yī)院提供一個(gè)成本低、效率高、操作方便和易于安裝維護(hù)的快捷系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);LED顯示;呼叫系統(tǒng)SummarySystem is based o

2、n51Series MCU design beds calling System.This system withAT89C51microcontroller core supported by a matrix keyboard,LEDdot matrix display circuit and some simple analog and digital circuits to achieve the information transmission between patients and medical workers.In the design of every Ward has a

3、 key, when need arises, press the button, at this timethe guards room screen can display the patients bed, many people can achieve when using the loop displays, medical staff by pressing the key to cancel the current call.This system can provide a low cost, high efficiency, ease of operation and eas

4、e of installation and maintenance and efficient system.Keywords:SCM;LEDdisplay;Calling system目錄第一章緒論31.1課題的背景及研究意義31.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀41.3研究?jī)?nèi)容4第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)42.1 設(shè)計(jì)要求42.2 系統(tǒng)方案5第三章系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)53.1硬件設(shè)計(jì)5整體設(shè)計(jì)電路介紹5主要元器件介紹53.2軟件設(shè)計(jì)8系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果8程序流程圖及源程序代碼10第四章結(jié)論13參考文獻(xiàn)14致謝14第一章緒論1.1課題的背景及研究意義隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨大規(guī)模集成電路產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計(jì)算機(jī)給人類生活

5、帶來了根本性的改變。如果說微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張的說，單片機(jī)技術(shù)的控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，智能化儀器的儀表，辦公自動(dòng)化等在諸多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用，并已走向家庭，從洗衣機(jī)，微波爐到音響，汽車，到處都是可以見到單片機(jī)的蹤影，因此，單片機(jī)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。病床呼叫系統(tǒng)是一種應(yīng)用于醫(yī)院病房、養(yǎng)老院等地方，用來聯(lián)系溝通醫(yī)護(hù)人員和病員的專用呼叫系統(tǒng)，是提高醫(yī)院水平的必備設(shè)備之一。病床呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到病員的安危，歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣。目前市場(chǎng)上存在著許多種型號(hào)不一功能

6、各異的醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)，主要為兩大類：有線式和無線式。無線式病房呼叫系統(tǒng)不存在鋪設(shè)線路的問題，但是可靠性差，而且無線電波會(huì)干擾其他醫(yī)療儀器設(shè)備。本文設(shè)計(jì)的是有線式的，適合較小的醫(yī)院病房使用，具有成本低，易于操作、安裝和維護(hù)，而且具有可靠穩(wěn)定，對(duì)其他醫(yī)療設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生干擾的特點(diǎn)；但受到布線較多，影響美觀，故不適宜較大的醫(yī)院。本文設(shè)計(jì)的是以單片機(jī)為核心且由電源電路、振蕩電路、復(fù)位電路、七段數(shù)碼管等部分組成，1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)的大部分醫(yī)院均處在很低的管理模式上，在資源利用上采用人工呼叫，不能做到智能一體化的管理模式，這導(dǎo)致許多病人不能及時(shí)得到救治。另外由于醫(yī)院采用無線管理，可靠性差。而且人工

7、呼叫麻煩且繁瑣。當(dāng)病人身體出現(xiàn)不適或其他方面需要幫助時(shí)，通常都是人工呼叫醫(yī)生，繼而等待治療。在這過程中，不但浪費(fèi)了病人的時(shí)間，而且給醫(yī)院醫(yī)生帶來一定的麻煩。因此，國內(nèi)的病房呼叫系統(tǒng)依舊是落后和低級(jí)的，所以病房有線呼叫系統(tǒng)很具有開發(fā)潛質(zhì)，發(fā)展前景很好。1.3研究?jī)?nèi)容本文主要介紹了病房有線呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。當(dāng)病人按下病房呼叫按鈕時(shí)，該信號(hào)通過mc51芯片傳遞給醫(yī)護(hù)人員，其故障代碼在PC或LCD上顯示出來。本系統(tǒng)是一種中小型的應(yīng)用系統(tǒng)，這套系統(tǒng)不單在醫(yī)院中使用，也可以在一些高級(jí)會(huì)所中使用，以提高企業(yè)形象。這些系統(tǒng)投資少，見效快，受到不少企業(yè)的青睞。可以促進(jìn)企業(yè)管理現(xiàn)代化，科學(xué)化，也是企夜創(chuàng)造品牌效

8、應(yīng)的途徑。本文主要展示病房?jī)?nèi)的應(yīng)用。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求根據(jù)上述分析，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求包括以下幾個(gè)方面：1、任一病房（共4張）呼叫，醫(yī)護(hù)值班室馬上能響應(yīng)并顯示病房號(hào)；2、若有多個(gè)病床呼叫就小號(hào)優(yōu)先；3、按鍵清除記錄；4、復(fù)位后按鍵能繼續(xù)使用；5、仿真軟件能實(shí)現(xiàn)功能。2.2 系統(tǒng)方案用mc51單片機(jī)做核心器件。用8051自身接口實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的靜態(tài)顯示和蜂鳴器的響停，使用8051單片微機(jī)外加鎖存器74ls47芯片可構(gòu)成一個(gè)完整的最小微機(jī)電路。以此為基礎(chǔ)，在智能裝置中若要配置數(shù)碼管顯示器，可以不擴(kuò)展I/O芯片而由8051自身I/O口，實(shí)現(xiàn)上述功能。即用p0口的八個(gè)端口作為L(zhǎng)ED的段選，

9、用p3四個(gè)端口作為按鍵選擇。第三章系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)3.1硬件設(shè)計(jì)3.1.1整體設(shè)計(jì)電路介紹整體設(shè)計(jì)電路圖見附錄1所示：基于Ateml89C51單片機(jī)，振蕩電路的晶振采用12MHz，由控制核心AT89S52單片機(jī)、電源電路、振蕩電路、復(fù)位電路、數(shù)碼管解碼芯片、病房選擇和七段數(shù)碼管等部分組成電源電路AT89S51 單片機(jī)復(fù)位電路振蕩電路解碼芯片數(shù)字顯示電路3.1.2主要元器件介紹1.電源電源電路為單片機(jī)以及其他模塊提供5V電源。晶振模塊為單片機(jī)提供時(shí)鐘，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作。復(fù)位電路模塊為單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位。2. AT89C51控制器AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片

10、機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域2。主要特性： 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)操作:0Hz-24MHz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 1288字節(jié)內(nèi)部RAM 32個(gè)可編程I/O口線 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程

11、串行UART通道 AT89C51單片機(jī)采用40Pin封裝的雙列直插 DIP結(jié)構(gòu)，圖1.1是它的引腳配置圖。40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根；4組8位I/O口，共32個(gè)引腳；時(shí)鐘電路引腳 XTAL1和 XTAL2；控制信號(hào)引腳包含：復(fù)位輸入端 RET，地址鎖存允許輸出/編程脈沖輸入端 ALE/PROG，片外程序存儲(chǔ)器選通控制信號(hào)端 PSEN，內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇/編程電源輸入端 EA/VPP。此帶有優(yōu)先級(jí)的病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中使用單片機(jī),主要是使用P0-P3四個(gè)通用I/O口,通過P1口和P3口的低三位作為輸入口，P0口、P2口和P3口的高兩位作為輸出口，點(diǎn)亮相應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管，當(dāng)有人按下開關(guān)時(shí)點(diǎn)亮

12、LED小燈，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器響起。3. LED數(shù)碼管LED顯示器為8段或7段，每一個(gè)段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。共陽極顯示器的發(fā)光二極管的陽極接到一起，通常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。共陰極顯示器的發(fā)光二極管的陰極接到一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。表1 共陰極 8段LED段碼顯示字符共陰極段碼顯示字符 共陰極段碼 0 0fcH9 0f6H 1

13、 60HA 0eeH 2 0daH B 3eH 3 0f2H C 9cH 4 66H D 7aH 5 0b6H E 9eH6 0beH F 8eH 7 0e0H 滅 00H 8 0feH3.2軟件設(shè)計(jì)3.2.1系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果系統(tǒng)調(diào)試工作是系統(tǒng)開發(fā)過程中必不可少的一個(gè)過程，一個(gè)完整的控制系統(tǒng)調(diào)試包含控制系統(tǒng)的硬件聯(lián)調(diào)、軟件聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)仿真、仿真燒錄和現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試等幾個(gè)環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)組裝完成后，首先是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室條件下的系統(tǒng)硬件調(diào)試，調(diào)試成功后，有了硬件的保證，就容易發(fā)現(xiàn)軟件的漏洞，進(jìn)而促進(jìn)改進(jìn)和完善。所有的調(diào)試通過后，要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行并能持續(xù)一定的時(shí)間，待其中未發(fā)現(xiàn)故障后，方可驗(yàn)收合格，才算完成了整

14、個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。以下是用到的軟件1.Keil 3對(duì)于AT89C51的控制設(shè)計(jì)，以Keil 3軟件編程環(huán)境，以proteus軟件為電路仿真設(shè)計(jì)環(huán)境。二者的結(jié)合為該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供有利條件2. Proteus ISISProteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點(diǎn)是：（1）全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。（2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2 C調(diào)試器、SPI調(diào)試器

15、、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等13。（3）目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7系列、68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（4）支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。未通電時(shí)如圖：通電后如圖：按鍵1后：按各鍵后分別出相應(yīng)數(shù)字并伴有蜂鳴，當(dāng)按復(fù)位鍵時(shí)歸零。如圖：繼續(xù)電路按鍵2：3.2.2程序流程圖及源程序代碼1.程序流程圖如下：開始工作 有一個(gè)病房呼叫 有多個(gè)病房呼叫 判斷優(yōu)先級(jí) 顯示病房號(hào)并響鈴 開始有病房再次呼叫判斷優(yōu)先級(jí) 顯示病房號(hào)并響鈴2.程序代碼#inclu

16、de #define uchar unsigned charsbit key4=P30;/定義按鍵位置 sbit key3=P31;sbit key2=P32;sbit key1=P33;sbit reset=P34;/復(fù)位sbit BEEP=P17;/定義蜂鳴器端口uchar flag,i;void choice();void clean();void delay();void de();void ring();void main() while(1)P3=0xff;reset=0;BEEP=0;flag=0;choice();delay();clean(); void choice()/確

17、定病人while(reset!=1&flag=0)if(key1=0)de();if(key1=0)P0=0X86;flag=1; else if(key2=0)de();if(key2=0&key1!=0)P0=0Xdb;flag=1;else if(key3=0)/de();if(key3=0&key1!=0&key2!=0)P0=0Xcf; flag=1;else if(key4=0)de();if(key4=0&key1!=0&key2!=0&key3!=0)P0=0Xe6; flag=1;void clean() /RESET 為高的時(shí)候復(fù)位if(reset=1)BEEP=0;P0=

18、0x3f;flag=0;void delay() /RESET為低的時(shí)候延時(shí)while(!reset)ring();void ring()for(i=0;reset=0;i+)/喇叭發(fā)聲的時(shí)間循環(huán) de(); BEEP=!BEEP;if(key1=0|key2=0|key3=0)/第二次呼叫if(P0=0X86)P0=0X86;else if(P0=0Xdb&key1=0)P0=0X86;else if(P0=0Xcf&key1=0)P0=0X86;else if(P0=0Xcf&key1=1&key2=0)P0=0Xdb;else if(P0=0Xe6&key1=0)P0=0X86;else

19、 if(P0=0Xe6&key1=1&key2=0)P0=0Xdb;else if(P0=0Xe6&key1=1&key2=1&key3=0)P0=0Xcf;void de()for(i=300;i0;i-);第四章總結(jié)4.1結(jié)論至此，此系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)及過程已經(jīng)結(jié)束。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題，發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，有很多沒有學(xué)習(xí)，如Proteus仿真知識(shí)及操作，還有單片機(jī)的C語言編程；有些軟件掌握得不夠牢固，通過此次學(xué)習(xí)，進(jìn)一步加強(qiáng)了我的理解，同時(shí)提高了我獨(dú)立自學(xué)的能力。整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，同學(xué)的幫助，以及校圖書館的資料給了我很大的幫助。此次設(shè)計(jì)讓我從中學(xué)到很多東西。雖然中間遇到很多困難，但都

20、對(duì)于我是一次很好的鍛煉。設(shè)計(jì)以后，才更加深刻感受到自己的學(xué)習(xí)只是理論部分，而且很多時(shí)候不能付諸實(shí)踐。這次設(shè)計(jì)能夠讓我從實(shí)踐中重新學(xué)習(xí)理論知識(shí)，對(duì)我今后的工作和學(xué)習(xí)有了很多提高。但是由于本人水平有限，整個(gè)設(shè)計(jì)仍有很多不足之處，如程序不夠完善、靈活，只能實(shí)現(xiàn)一次。完善后將會(huì)進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和普適性。最后，在指導(dǎo)老師和同組同學(xué)的身上我學(xué)得到很多實(shí)用的知識(shí)，特別感謝指導(dǎo)老師給予的幫助，還用同學(xué)之間的資源共享。再次表示感謝！4.2參考文獻(xiàn)1.何立民.單片機(jī)初級(jí)教程-單片機(jī)基礎(chǔ) 北京航空航天大學(xué)出版社， 2.丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社, 3.何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 航空航天大學(xué)出

21、版社, 4.張培仁等.MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用 清華大學(xué)出版社,5.王環(huán)，張亞寧 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例 清華大學(xué)出版社, 6.治剛.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn) 清華大學(xué)出版社, 7.胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社, 8.張毅剛、彭喜源 MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 9.耿德根、宋建國、馬潮、葉永建 AVR高速嵌入式單片機(jī)原理與應(yīng)用北京航空航天大學(xué)出版社. 10. 單片機(jī)愛好者. 11. ATMEL主頁 . 12. 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng). 4.3致謝 這期間，在圖書館里找到很多有關(guān)書籍。然后開始了一系列的整體方案的設(shè)計(jì)，并投入選擇器材和方案的制定。最后開始整體的實(shí)驗(yàn)，雖然其中經(jīng)歷很多的失敗。在老師、同學(xué)的幫助下，我很快克服了困難。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)雖不是那么完善，但也是從知識(shí)到實(shí)踐的轉(zhuǎn)換。我從中學(xué)到了怎樣獨(dú)立地思考發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和進(jìn)一步完善提高的能力。時(shí)光短暫，但給我留下很多深刻的印象，這是第一次獨(dú)立自主的做設(shè)計(jì)。以前只注重理論的學(xué)習(xí)，卻忽略了實(shí)踐。在此，謹(jǐn)向所有幫助我的老師、同學(xué)表示衷心的感謝和敬意！